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updated 7:17 PM CET, Nov 20, 2017

Robots inspirados en el pulpo: piel de silicona puede cambiar la textura para un "camuflaje 3D"

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camuflaje del pulpo

Investigadores se inspiraron en los flecos 3D, o papilas, que pulpos y sepias pueden inflar

En un abrir y cerrar de ojos, un pulpo puede parecer como algas o coral con bordes irregulares al cambiar la piel, llegando a ser casi invisible en su entorno. Y en el futuro los robots también pueden lograr este truco de camuflaje aparentemente mágico.

Los investigadores han creado una forma sintética que puede transformarse de una superficie plana en 2D a una tridimensional con baches y hoyos, informan ayer (12 de octubre). Esta tecnología podría usarse algún día en robots blandosblandos, que normalmente están cubiertos con una "piel" de silicona elástica, dijeron los investigadores.

"Los robots camuflados pueden esconderse y protegerse de ataques de animales y pueden acercarse mejor a los animales para estudiarlos en sus hábitats naturales", escribió en un artículo complementario en el número actual de Science, Cecilia Laschi, profesora de biorobótica del Instituto BioRobotics de la Escuela de Estudios Avanzados de Sant'Anna, en Pisa, Italia. "Por supuesto, el camuflaje también puede ser compatible con aplicaciones militares, donde reducir la visibilidad de un robot le proporciona ventajas para acceder a áreas peligrosas", escribió Laschi, que no participó en el estudio actual.

Piel con baches

papilas infladas en una sepia gigante

Los investigadores, dirigidos por James Pikul de la Universidad de Pensilvania y Robert Shepherd de la Universidad de Cornell, se inspiraron en los flecos 3D, o papilas, que pulpos y sepias pueden inflar usando unidades musculares para camuflarse en un quinto de segundo.

El complemento de las papilas serían las bolsas de aire, o "globos", debajo de la piel de silicona. A menudo, estos bolsillos se inflan en diferentes momentos en diferentes puntos para generar locomoción en un robot. En la nueva investigación, esta inflación robótica fue llevada un paso más allá.

"Sobre la base de estas cosas que [los cefalópodos] pueden hacer y lo que nuestra tecnología no puede hacer, ¿cómo podemos cerrar la brecha para tener soluciones tecnológicas a sus increíbles capacidades?", fue la pregunta central planteada por Shepherd.

"En este caso, inflar un globo es una solución bastante factible", agregó.

Al incorporar pequeñas esferas de malla de fibra en la silicona, los científicos podrían controlar y dar forma a la textura de la superficie inflada, al igual que un pulpo podría volver a texturizar su piel.

Pikul, un estudiante postdoctoral en la Universidad de Cornell, se le ocurrió la idea de texturizar estos bolsillos de aire a través de patrones de anillos de malla de fibra. Se sintió atraído por la idea de inflar la silicona debido a lo rápido y reversible que podría ser la inflación, explicó Pikul. A partir de ahí, era solo cuestión de descubrir los modelos matemáticos para que funcionase.

Prueba de concepto

malla de silicona para camuflaje 3DEl prototipo actual para las pieles texturadas parece bastante rudimentario: Al dividir las burbujas de silicona con círculos concéntricos de marcos de malla de fibra, los investigadores descubrieron cómo controlar la forma de la silicona a medida que se infla. Lograron inflar las burbujas en algunas formas nuevas reforzando la malla, según el artículo. Por ejemplo, crearon estructuras que imitaban piedras redondeadas en un río, así como una planta suculenta (Graptoveria amethorum) con hojas dispuestas en forma de espiral.

Pero la sofisticación no era su principal objetivo, añadió Shepherd.

"No queremos que esta sea una tecnología que pueden usar solo unas pocas personas en el mundo, queremos que sea bastante fácil de hacer", dijo Shepherd. Quería que la tecnología de texturización, que se basaba en los resultados anteriores del equipo sobre cómo hacerla, fuera accesible para la industria, la academia y los aficionados. Por lo tanto, el equipo usó deliberadamente tecnologías limitadoras como cortadoras láser para fabricar los anillos de alambre porque eso es lo que podrían usar las personas fuera de un laboratorio de la Universidad de Cornell.

prototipo 3D de piel de siliconaItai Cohen, un profesor de física en Cornell, quien también trabajó en la investigación, señaló otro aspecto accesible de la tecnología. En una excursión al campo, Cohen colocó en la parte trasera de su camión el apilamiento de láminas de silicona desinflada, programadas para inflarse en una textura de camuflaje. "Ahora, puedes inflarlas para que no tengan que estar en esa forma permanente, lo que es realmente difícil de transportar", dijo Cohen. A medida que avanza la tecnología, incluso podría ser capaz de escanear un entorno y luego programar la hoja de silicona correspondiente justo allí para imitarla, especuló Cohen.

Tanto Pikul como Shepherd planean llevar a cabo esta tecnología en sus respectivos laboratorios. Shepherd explicó que desde que desarrolló la tecnología, comenzó a reemplazar la inflación con corrientes eléctricas que podrían causar el mismo texturizado, sin necesidad de sujeción ni sistema de aire presurizado. Y Pikul espera aplicar las lecciones aprendidas de manipular las superficies de los materiales a las cosas en las que el área de la superficie desempeña un papel importante, como baterías o refrigerantes, dijo.

"Todavía estamos en la fase exploratoria de la robótica blanda", dijo Shepherd. Debido a que la mayoría de las máquinas están hechas de metales duros y plásticos, las convenciones y los mejores usos de los robots blandos todavía no se han desarrollado completamente. "Estamos justo al principio y tenemos excelentes resultados", dijo, pero la clave es "en el futuro, facilitando que otras personas usen la tecnología y asegurándose de que estos sistemas sean confiables".

El estudio fue financiado por el Laboratorio de Investigación de la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU.

Artículo científico: Stretchable surfaces with programmable 3D texture morphing for synthetic camouflaging skins

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